具有中国特色的小孢子培养技术体系,加快了油菜育种的进程,提高了育种的效率--

田间指导

现场鉴评

规模化油菜小孢子培养
“油菜是我国也是我省重要的食用油料作物,是农民增收的重要经济作物。我省属国家油菜优势产业带长江上游区,是国家重要的油菜产区。全省129个县(区、市)都有油菜种植,常年种植面积为200多万亩,今年突破了300万亩。随着植物食用油消费量的增加和油价的攀升,油菜的亩产值达到了千元以上。农民种油菜的积极性不断提高,对新品种、新技术有很强的科技需求,全省油菜种植面积有进一步发展的潜力”,云南省农业科学院经济作物研究所副所长李根泽研究员廖廖数语,道出了油菜产业在云南农业经济中的地位和作用。
“谁能掌握种子,谁就能掌握世界”,这句在农业科技领域里早已广为流传的名言,昭示着良种在农业生产中的重要地位。
针对现有油菜细胞工程育种中的重要技术体系——规模化双单倍体植株生产技术,从1998年起,在省科技厅科技攻关、省院省校合作、省中青年学术技术带头人后备人才培养项目,省农业厅财政支农项目和省外国专家局引智项目等的大力支持下,省农科院经作所李根泽、王敬乔研究员带领其研究团队开展了“油菜规模化双单倍体植株生产集成技术”研究的持续科技攻关。
“希望通过科技创新,来提高油菜的育种水平,选育出突破性的新品种,为产业持续发展提供强有力的技术支撑。”王敬乔说,“采用传统杂交方法一般需要8到10年的时间才能育成新品种,而采用小孢子育种方法可在5年内完成新品种选育,而且,小孢子培养技术经改良后还可适用于小麦、大麦等其它农作物的品种选育研究。”
据了解,小孢子培养以其独到的优势在许多作物尤其是油菜、大白菜等十字花科作物育种工作中占有重要地位。近年来,我国在油菜小孢子培养技术方面进行了较为深入的研究,主要集中于影响小孢子培养效率因素、染色体加倍技术、再生苗移栽技术等,并初步建立了高效小孢子培养技术体系,促进了小孢子培养技术在油菜育种研究如材料创新、杂交油菜亲本创制及杂种后代选育等方面的应用。
利用云南特殊的气候和生态环境,我省已建立起油菜规模化高效小孢子培养技术体系,并申请了相关专利。尽管如此,小孢子培养技术在与育种实践结合过程中,仍存在部分材料小孢子出胚率低、不同遗传背景的材料出胚率差异大等问题,如何提高小孢子培养的效率成为我国油菜育种中一个至关重要的技术问题。
在总结国内外相关研究的基础上,课题组形成了从油菜小孢子培养供体材料的花蕾采集时期、花蕾采集后低温保存、离体小孢子保存、成熟胚保存及后续培养,特别是成熟胚在腐殖土基质上规模化直播栽培等集成创新的中国特色小孢子培养技术。
“这一集成技术最核心的创新点是小孢子胚的成熟培养及其直播萌发技术”,王敬乔介绍,小孢子胚的成熟培养是其直播的前提,也是该技术体系与国内外油菜小孢子培养技术体系的最大区别和改进。通常情况下,小孢子胚需要在人工环境条件下,即有合适的光、温、培养基、无菌等条件下萌发成苗,不仅成本高,而且存在污染损失、移栽断苗、移栽存活损失等问题。而该项目实现了小孢子胚的直播,成本低,操作简便,特别适合规模化双单倍体植株的生产。
此外,课题组研究了供体植株分期播种,保证了在当年最适宜进行小孢子培养时期,即日最低与最高温度约8至14摄氏度时获取供体材料花蕾,使油菜小孢子培养不至于因为年度环境变化而受到影响;花蕾的低温保存提高了小孢子产胚率,延长了小孢子培养的工作周期,有利于扩大小孢子培养规模;对于长江中下游冬油菜主产区育种单位,在春季进行小孢子培养,由于夏季高温,需要将再生苗在培养瓶内经多次继代培养至秋季才能移栽到大田,这样的培养工作程序不仅需要消耗大量的人力、物力,而且限制了培养规模和效率。利用小孢子胚的保存技术进行出胚期和出苗期调整,不仅有效解决了这一问题,而且还能对获得的双单倍体植株实行统一集中管理。
通过对小孢子培养获得的双单倍体植株群体进行筛选,课题组创制出一批含油量高于50%的早熟材料,含油量较我省主要推广品种提高8-10个百分点;千粒重高于7克、籽粒较现有品种增大近一倍的性状优异的重要育种亲本材料;已选育出101个三系新恢复系和两个双低油菜新品种。
在该项目现场鉴评会上,以华中农业大学油菜育种家傅廷栋院士为组长,国内有关专家组成的鉴评组认为:该研究所取得的突破性进展显著提高了油菜小孢子培养技术在种质创新、新品种选育等方面的应用效率,技术水平总体处于国内同类研究领先地位,其中小孢子胚直播技术达国际先进水平。
陈云芬(云南日报)